123RF
Jak zwiększyć skuteczność leczenia gruźlicy?
Redaktor: Monika Stelmach
Data: 07.10.2022
Źródło: Komisja Europejska/CORDIS
Chcąc poprawić skuteczność leczenia gruźlicy, musimy lepiej rozumieć, jak antybiotyki docierają do wywołującego chorobę patogenu i go eliminują - twierdzą naukowcy. Zespół finansowanego przez Unię Europejską projektu zebrał nowe informacje dotyczące chemioterapii zakażeń wewnątrzkomórkowych.
Gruźlica jest drugą główną przyczyną śmierci spowodowanej chorobą zakaźną, zaraz po COVID-19. Leczenie tej złożonej choroby opiera się na podawaniu kombinacji czterech antybiotyków przez co najmniej 6 miesięcy.
Terapia ta ma wysoki wskaźnik skuteczności, ale charakteryzuje ją także wiele ograniczeń, takich jak długi proces rekonwalescencji i liczne skutki uboczne. Większość leków stosowanych do zwalczania tej choroby wykorzystywanych jest od ostatnich 50 lat, dlatego wiele krążących szczepów wykształciło na nie oporność.
– Potrzebujemy szybszych, mniej toksycznych i bardziej skutecznych terapii farmakologicznych. Aby osiągnąć ten cel, należy lepiej zrozumieć zasady działania leków przeciwko gruźlicy oraz zebrać informacje o związkach chemicznych, które mogą pomóc w utworzeniu nowych strategii terapeutycznych – mówi Pierre Santucci, stypendysta działania „Maria Skłodowska-Curie” i badacz ze stopniem doktora.
Tym właśnie zajmował się zespół projektu SpaTime-AnTB. Celem naukowców było zrozumienie, jak antybiotyki docierają do prątka gruźlicy, unoszącego się w powietrzu patogenu wywołującego chorobę, oraz jaką rolę w tym procesie odgrywają konkretne środowiska wewnątrzkomórkowe.
Działanie antybiotyków
Dr Santucci, wraz ze swoimi współpracownikami z Francis Crick Institute, zbadał konkretne cechy, takie jak pH wewnątrz zakażonych komórek wrodzonego układu odpornościowego. Badacze starali się określić wpływ tej cechy na przenikanie antybiotyku, jego akumulację i skuteczność.
– Nasze badania koncentrowały się na antybiotyku pierwszego rzutu, Pirazynamidzie, i jego sposobie działania, a do ich przeprowadzenia wykorzystaliśmy metody technologiczne i chemiczno-genetyczne – wyjaśnia Maximiliano Gutierrez, biolog komórkowy z Francis Crick Institute i kierownik projektu SpaTime-AnTB.
Zespół ustalił, że Pirazynamid wykazuje optymalną skuteczność przeciwko prątkowi gruźlicy w kwasowych środowiskach subkomórkowych. – Było to bardzo ekscytujące i ważne odkrycie, ponieważ Pirazynamid jest jedną z naszych najcenniejszych broni przeciwko gruźlicy – zauważa Gutierrez.
Zabawa w chowanego
Badania realizowane w ramach projektu wykazały także, że cechy wnętrza komórek bakterii mają znaczący wpływ na akumulację i skuteczność antybiotyków.
– Pewne bakterie chowają się przed cząsteczkami antybiotyków w komórkach gospodarzy. Niektóre nisze sprawdzają się dużo lepiej jako kryjówki niż inne. Ten wniosek zmienia podstawy chemioterapii zakażeń wewnątrzkomórkowych – mówi Gutierrez.
Dokonanie tego odkrycia było możliwe dzięki nowym technikom obrazowania łączącym mikroskopię fluorescencyjną przy wysokim stężeniu (high-content fluorescence microscopy) i niedawno opracowane podejście oparte na korelacyjnej mikroskopii świetlno-elektronowo-jonowej (correlative light, electron, and ion microscopy – CLEIM).
Przy ich pomocy naukowcy mogli określić dystrybucję i akumulację leku w rozdzielczości submikrometrowej. Zespół opracował także platformę podwójnego obrazowania do wizualizacji i śledzenia zakażonych komórek w laboratorium trzeciego poziomu bezpieczeństwa biologicznego.
Zjednoczenie sił w walce z gruźlicą
Dr Santucci jest przekonany, że opracowane w ramach projektu podejścia i koncepcje mogą znaleźć zastosowanie w przypadku różnych leków przeciwko gruźlicy. – Ustalenia te mogą doprowadzić do powstania nowych teorii naukowych, potwierdzanych następnie badaniami, co pozwoli na opracowanie nowych strategii leczenia i ostatecznie przyniesie korzyści pacjentom – dodaje dr Pierre Santucci.
Naukowcy zamierzają nadal badać działanie Pirazynamidu, a w przyszłości także innych leków pierwszego rzutu przeciwko gruźlicy. Ustalenia projektu mogą także znaleźć zastosowanie w leczeniu innych patogenów wewnątrzkomórkowych. Zespół chce także zbadać, jak inne bakteryjne patogeny płucne reagują na leczenie antybiotykami w różnych niszach subkomórkowych.
Terapia ta ma wysoki wskaźnik skuteczności, ale charakteryzuje ją także wiele ograniczeń, takich jak długi proces rekonwalescencji i liczne skutki uboczne. Większość leków stosowanych do zwalczania tej choroby wykorzystywanych jest od ostatnich 50 lat, dlatego wiele krążących szczepów wykształciło na nie oporność.
– Potrzebujemy szybszych, mniej toksycznych i bardziej skutecznych terapii farmakologicznych. Aby osiągnąć ten cel, należy lepiej zrozumieć zasady działania leków przeciwko gruźlicy oraz zebrać informacje o związkach chemicznych, które mogą pomóc w utworzeniu nowych strategii terapeutycznych – mówi Pierre Santucci, stypendysta działania „Maria Skłodowska-Curie” i badacz ze stopniem doktora.
Tym właśnie zajmował się zespół projektu SpaTime-AnTB. Celem naukowców było zrozumienie, jak antybiotyki docierają do prątka gruźlicy, unoszącego się w powietrzu patogenu wywołującego chorobę, oraz jaką rolę w tym procesie odgrywają konkretne środowiska wewnątrzkomórkowe.
Działanie antybiotyków
Dr Santucci, wraz ze swoimi współpracownikami z Francis Crick Institute, zbadał konkretne cechy, takie jak pH wewnątrz zakażonych komórek wrodzonego układu odpornościowego. Badacze starali się określić wpływ tej cechy na przenikanie antybiotyku, jego akumulację i skuteczność.
– Nasze badania koncentrowały się na antybiotyku pierwszego rzutu, Pirazynamidzie, i jego sposobie działania, a do ich przeprowadzenia wykorzystaliśmy metody technologiczne i chemiczno-genetyczne – wyjaśnia Maximiliano Gutierrez, biolog komórkowy z Francis Crick Institute i kierownik projektu SpaTime-AnTB.
Zespół ustalił, że Pirazynamid wykazuje optymalną skuteczność przeciwko prątkowi gruźlicy w kwasowych środowiskach subkomórkowych. – Było to bardzo ekscytujące i ważne odkrycie, ponieważ Pirazynamid jest jedną z naszych najcenniejszych broni przeciwko gruźlicy – zauważa Gutierrez.
Zabawa w chowanego
Badania realizowane w ramach projektu wykazały także, że cechy wnętrza komórek bakterii mają znaczący wpływ na akumulację i skuteczność antybiotyków.
– Pewne bakterie chowają się przed cząsteczkami antybiotyków w komórkach gospodarzy. Niektóre nisze sprawdzają się dużo lepiej jako kryjówki niż inne. Ten wniosek zmienia podstawy chemioterapii zakażeń wewnątrzkomórkowych – mówi Gutierrez.
Dokonanie tego odkrycia było możliwe dzięki nowym technikom obrazowania łączącym mikroskopię fluorescencyjną przy wysokim stężeniu (high-content fluorescence microscopy) i niedawno opracowane podejście oparte na korelacyjnej mikroskopii świetlno-elektronowo-jonowej (correlative light, electron, and ion microscopy – CLEIM).
Przy ich pomocy naukowcy mogli określić dystrybucję i akumulację leku w rozdzielczości submikrometrowej. Zespół opracował także platformę podwójnego obrazowania do wizualizacji i śledzenia zakażonych komórek w laboratorium trzeciego poziomu bezpieczeństwa biologicznego.
Zjednoczenie sił w walce z gruźlicą
Dr Santucci jest przekonany, że opracowane w ramach projektu podejścia i koncepcje mogą znaleźć zastosowanie w przypadku różnych leków przeciwko gruźlicy. – Ustalenia te mogą doprowadzić do powstania nowych teorii naukowych, potwierdzanych następnie badaniami, co pozwoli na opracowanie nowych strategii leczenia i ostatecznie przyniesie korzyści pacjentom – dodaje dr Pierre Santucci.
Naukowcy zamierzają nadal badać działanie Pirazynamidu, a w przyszłości także innych leków pierwszego rzutu przeciwko gruźlicy. Ustalenia projektu mogą także znaleźć zastosowanie w leczeniu innych patogenów wewnątrzkomórkowych. Zespół chce także zbadać, jak inne bakteryjne patogeny płucne reagują na leczenie antybiotykami w różnych niszach subkomórkowych.
Patronat naukowy portalu: